Waste Innovative Technological Conversion on Heterogeneous catalysts towards Sustainability (WITCHeS) - Finanziamento dell’Unione Europea – NextGenerationEU – missione 4, componente 2, investimento 1.1.

La complessità chimica intrinseca della biomassa lignocellulosica la rende una risorsa molto interessante da riciclare e convertire in sostanze chimiche ad alto valore aggiunto Platform molecules), rappresentando forse la più grande sfida del 21° secolo. I componenti principali dei rifiuti lignocellulosici sono la cellulosa (40-50%), l'emicellulosa (15-20%) e la lignina (15-30%). Mentre la conversione di cellulosa ed emicellulosa in platform molecoles e biocarburanti è stata ampiamente studiata, i rifiuti di lignina delle bioraffinerie sono spesso usati come combustibile di bassa qualità per alimentare l'impianto di produzione. Infatti, nonostante la sua abbondanza, la conversione della lignina ha ricevuto minore attenzione rispetto alla cellulosa e all'emicellulosa nei processi di bioraffineria a causa delle sfide connesse alla sua conversione in prodotti ad alto valore aggiunto. Tuttavia, la valorizzazione della lignina ha recentemente riscosso un notevole interesse perché offre opportunità per diverse applicazioni. Inoltre, la lignina può essere convertita in diversi prodotti chimici, come combustibili, fenoli ed eterocicli rilevanti in ambito farmaceutico. In questo contesto, il progetto WITCHeS si concentrerà sull'ottimizzazione di metodi efficienti e sostenibili per l'isolamento della lignina dai rifiuti organici agricoli, con l'obiettivo di un'ulteriore valorizzazione. In particolare, verranno applicate tecnologie rispettose dell'ambiente, da sole o combinate con solventi sostenibili da un punto di vista ambientale, sia per l'estrazione e la depolimerizzazione della lignina sia per la sua conversione in composti ad alto valore aggiunto. La delignificazione della biomassa fornisce un residuo solido ricco di cellulosa che può essere convertito in prodotti chimici e combustibili attraverso chemo- o biocatalisi, e lignina nella frazione liquida, ovvero il materiale di partenza per gli obiettivi del progetto. La lignina solubile in acido sarà frazionata per fornire monomeri fenolici, mentre la frazione insolubile in acido sarà recuperata per precipitazione e trattata attraverso una fase di depolimerizzazione. I monomeri così recuperati saranno ulteriormente convertiti cataliticamente in biosolventi, biocarburanti e bioattivi. Saranno progettati e sintetizzati ad hoc per soddisfare le esigenze del progetto catalizzatori eterogenei gerarchici e multi-sito. Verranno sfruttate tecnologie abilitanti per l'intensificazione dei processi e la sostenibilità dei processi sviluppati nell'ambito del progetto WITCHeS sarà valutata con analisi del ciclo di vita (LCA), con l'obiettivo di progettare un impianto pilota idoneo per la valorizzazione di tutti i componenti dei rifiuti di biomassa lignocellulosica. Gli impatti riguarderanno diversi settori: fase di post raccolta della produzione agricola, pretrattamento della lignocellulosa, bioraffinerie per la produzione di prodotti chimici e combustibili. WITCHeS apre la strada allo sviluppo di nuovi protocolli per lo sviluppo di una bioraffineria multiprodotto integrata attraverso la valorizzazione di tutti i componenti della biomassa in biocarburanti e prodotti commerciabili, nel nuovo scenario dell'economia circolare internazionale.